特色工藝分組加工項(xiàng)目

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技術(shù)研究報(bào)告MES分組加工過(guò)程管理系統(tǒng)

技術(shù)研究報(bào)告REFfnameMES分組加工過(guò)程管理系統(tǒng)

技術(shù)研究報(bào)告2005HY01_TEC_REP版本號(hào)：setvnameFILLIN"版本號(hào)"1.0版1.0版V1。0setoname1FILLIN"甲方單位名"成都卷煙廠成都卷煙廠setoname2FILLIN"乙方單位名"昆明昆船物流信息產(chǎn)業(yè)有限公司昆明昆船物流信息產(chǎn)業(yè)有限公司CREATEDATE\@"yyyy年MM月dd日"2006年３月２０日版本與簽署記錄版本設(shè)計(jì)校對(duì)審定批準(zhǔn)Beta朱宇澄

目錄TOC\o"1-5"\h\z\u1 引言 32 項(xiàng)目背景 33 項(xiàng)目總體規(guī)劃設(shè)計(jì) 53.1 工藝流程的仿真分析 53.2 核心生產(chǎn)運(yùn)作流程設(shè)計(jì) 63.3 傳統(tǒng)工藝流程與分組加工流程比較分析 74 成煙對(duì)分組加工工藝流程總體信息解決方案 85 項(xiàng)目總體實(shí)施方法論 95.1 生產(chǎn)建模 95.2 生產(chǎn)配置 105.3 生產(chǎn)運(yùn)行 126 系統(tǒng)的總體構(gòu)成 136.1 系統(tǒng)的功能模塊總體構(gòu)成 136.2 系統(tǒng)的硬件組成 146.3 系統(tǒng)軟件邏輯結(jié)構(gòu)： 157 項(xiàng)目已實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)功能以及同類(lèi)產(chǎn)品的比較 167.1 項(xiàng)目已實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)功能總結(jié) 167.2 同類(lèi)產(chǎn)品的比較 178 推廣應(yīng)用的條件和前景 179 系統(tǒng)的后續(xù)持續(xù)發(fā)展的線路圖 17引言本文檔將總結(jié)與展望成都卷煙廠特色工藝分組加工項(xiàng)目,通過(guò)“創(chuàng)新工藝技術(shù)”＋“控制技術(shù)”＋“信息技術(shù)”組合創(chuàng)新思想，開(kāi)展ＭＥＳ分組加工過(guò)程管理系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)，依靠信息化作為核心技術(shù)手段之一，最終全面支撐成都煙廠一號(hào)工程，實(shí)現(xiàn)分組加工工藝流程的歷程。這些寶貴的實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)代表成都卷煙廠打造“中式卷煙”，在信息化領(lǐng)域取得的最新創(chuàng)新成果，為整個(gè)行業(yè)提供重要的成功參考樣例。項(xiàng)目背景成都卷煙廠于２００３年開(kāi)始實(shí)施“十五“易地技術(shù)改造，２００５年４月在新廠的聯(lián)合工房完成了按傳統(tǒng)工藝流程進(jìn)行生產(chǎn)的生產(chǎn)線設(shè)備（包括３０００公斤／８０００公斤制絲前段、ＨＤＴ／ＫＬＫ制絲后段、三大立庫(kù)系統(tǒng)、卷接包生產(chǎn)系統(tǒng)）的技術(shù)改造，并研制開(kāi)發(fā)了支撐傳統(tǒng)工藝流程的ＭＥＳ（生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)）。利用企業(yè)原有的ＭＩＳ（管理信息系統(tǒng)）構(gòu)建了下圖所示的較為完整的傳統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行體系。這一階段實(shí)現(xiàn)了基于傳統(tǒng)工藝的生產(chǎn)全過(guò)程管理，構(gòu)建了傳統(tǒng)工藝加工模式下的信息支撐運(yùn)行環(huán)境。２００５年６月，成都卷煙廠全面啟動(dòng)了以特色工藝為核心的一號(hào)工程，成立了專(zhuān)業(yè)課題研究組，分別對(duì)“特色工藝技術(shù)”、“分組加工控制技術(shù)“、“信息技術(shù)”進(jìn)行深入研究，制訂了“以特色工藝技術(shù)”研究成果為基礎(chǔ)理論指導(dǎo)，以“分組加工控制技術(shù)”、“分組加信息集成技術(shù)”為技術(shù)支撐手段，最終明確了通過(guò)實(shí)施ＭＥＳ分組加工過(guò)程管理系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總集成，并將其作為分組加工工藝流程運(yùn)作的核心支撐引擎的指導(dǎo)方針。在具體的項(xiàng)目運(yùn)作方面，采取了特色工藝技術(shù)研究先行，控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)改造并行的實(shí)施策略。項(xiàng)目總體規(guī)劃設(shè)計(jì)工藝流程的仿真分析如上圖所示，整個(gè)系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)的起點(diǎn)是對(duì)分組加工環(huán)境下，工藝流程中“物料流”、“信息流”、“控制流”的系統(tǒng)仿真分析，正是通過(guò)這些系統(tǒng)級(jí)的分析，抽象出了分組加工環(huán)境下分組加工工藝線路模型、控制系統(tǒng)控制段的劃分、分組加環(huán)境下實(shí)時(shí)調(diào)度的規(guī)則與方法以及ＭＥＳ分組加工過(guò)程管理系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的接口等核心總體設(shè)計(jì)。（限于篇幅，詳細(xì)的分析過(guò)程及結(jié)果省略）。核心生產(chǎn)運(yùn)作流程設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)的第二步是對(duì)分組加工的生產(chǎn)運(yùn)作流程進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，在工藝流程分析的基礎(chǔ)上，這一步驟完成從生產(chǎn)執(zhí)行計(jì)劃開(kāi)始、排產(chǎn)、原輔物料的準(zhǔn)備，直至卷包成品產(chǎn)出的各主生產(chǎn)運(yùn)作環(huán)節(jié)點(diǎn)的流程設(shè)計(jì)、以及人員分工協(xié)作方法、生產(chǎn)操作規(guī)則，形成了分組加工環(huán)境下的系統(tǒng)總體運(yùn)作邏輯線路圖。傳統(tǒng)工藝流程與分組加工流程比較分析較傳統(tǒng)加工模式而言，分組加工帶來(lái)了以下兩個(gè)主要方面的變化：對(duì)單一層次的牌號(hào)管理轉(zhuǎn)變?yōu)椤胺蔷€性”的牌號(hào)／模塊多層復(fù)雜管理，如下圖示例所示，加工精細(xì)化將使品牌管理變得更具復(fù)雜性。加工線路的柔性,使得生產(chǎn)調(diào)度與批次管理非常復(fù)雜.總結(jié):正是由于以上變化,引發(fā)了整個(gè)生產(chǎn)工藝流程的根本變化,也帶來(lái)了必須對(duì)傳統(tǒng)的生產(chǎn)體系進(jìn)行全面升級(jí)的需求驅(qū)動(dòng).成煙對(duì)分組加工工藝流程總體信息解決方案由傳統(tǒng)工藝流程轉(zhuǎn)向分組加工工藝流程,涉及整體生產(chǎn)支撐體系的重構(gòu),但就卷煙生產(chǎn)本質(zhì)(指生產(chǎn)支持體系)而言,卻不可能也不應(yīng)該發(fā)生根本變化,另一方面,即使是分組加工的生產(chǎn)系統(tǒng)也必須支持傳統(tǒng)工藝。從成煙已具有的軟件設(shè)施來(lái)看，由于成煙已實(shí)施的MES系統(tǒng)在很多方面的設(shè)計(jì)具有較好的柔性、可擴(kuò)展性。因此在向分組加工轉(zhuǎn)化時(shí)，并未推倒重來(lái)，以下為分組加工環(huán)境下的運(yùn)行體系圖。由前面的基于傳統(tǒng)加工的生產(chǎn)運(yùn)作支撐體系圖對(duì)比可以看出，ＭＥＳ分組加工生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)實(shí)際上是原ＭＥＳ系統(tǒng)針對(duì)分組加工藝對(duì)生產(chǎn)模型以及相關(guān)配置體系進(jìn)行調(diào)整，并擴(kuò)充了面向制絲生產(chǎn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)度功能，升級(jí)使其支持分組加工工藝流程。從而使變化平穩(wěn)，在較短的時(shí)間內(nèi)完成了向分組加工過(guò)渡。以上解決方案能夠成功，跟成都卷煙廠正確規(guī)劃整個(gè)生產(chǎn)體系以及ＭＥＳ分組加工項(xiàng)目的實(shí)施方法論是密切相關(guān)的。以下就該項(xiàng)目采用的實(shí)施方法論進(jìn)行系統(tǒng)性的總結(jié)。項(xiàng)目總體實(shí)施方法論系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之初，采用了相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ＩＳＡＳ９５的參考模型作為其基本的理論基礎(chǔ)，并選用了與此標(biāo)準(zhǔn)相接近的原型軟件ＳＩＭＡＴＩＣＩＴ相關(guān)產(chǎn)品作為整個(gè)軟件的原型,在生產(chǎn)實(shí)時(shí)調(diào)度體系上采用了HAUNI公司制絲批次任務(wù)管理處理方法,在卷接包環(huán)節(jié),則采用了成都煙廠首創(chuàng)的”卷接包中控理論”。具體的設(shè)計(jì)與實(shí)施方法論總結(jié)為三大步驟：生產(chǎn)建模－》生產(chǎn)配置－》生產(chǎn)運(yùn)行生產(chǎn)建模信息系統(tǒng)要能反映和管理生產(chǎn)系統(tǒng),首先必須將真實(shí)的生產(chǎn)物理系統(tǒng)一一映射并抽象為信息系統(tǒng)中的邏輯對(duì)象,另一方面生產(chǎn)過(guò)程有著方方面面的生產(chǎn)參數(shù),如何將這此參數(shù)進(jìn)行分類(lèi)、分層次的管理，是系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵與必須解決的問(wèn)題。生產(chǎn)建模正是完成這一設(shè)計(jì)的重要方法論，ＭＥＳ分組加工生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)參照相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，完成了生產(chǎn)區(qū)物理建模設(shè)計(jì)，這一設(shè)計(jì)首先將聯(lián)合工房劃分為生產(chǎn)區(qū)域、生產(chǎn)線、生產(chǎn)段、生產(chǎn)工序、生產(chǎn)設(shè)備。然后定義了這此區(qū)域上所需管理的所有生產(chǎn)參數(shù)。這完成了信息系統(tǒng)最初對(duì)真實(shí)世界的原始形態(tài)的靜態(tài)描述。將以上的設(shè)備基礎(chǔ)模型進(jìn)一步組合與連接，形成了按生產(chǎn)管理和分組加工工藝控制要求所需的生產(chǎn)工藝線路模型、控制邏輯段模型。另一方面，將生產(chǎn)參數(shù)按管理和控制要求，進(jìn)行分類(lèi)與分組，構(gòu)成生產(chǎn)參數(shù)集合，這些參數(shù)集合即為實(shí)際生產(chǎn)中的各種生產(chǎn)工單，將各種生產(chǎn)工單放置在相關(guān)工序、控制邏輯段上，最終形成了工藝過(guò)程各環(huán)節(jié)的加工參數(shù)模板?？傊a(chǎn)建模是系統(tǒng)的核心，也是生產(chǎn)配置的基礎(chǔ)，生產(chǎn)運(yùn)行是“生產(chǎn)模型”的動(dòng)態(tài)或運(yùn)行時(shí)的表現(xiàn)。此外，生產(chǎn)建模是支撐成都卷煙廠產(chǎn)品配置體系，生產(chǎn)配置體系，生產(chǎn)過(guò)程調(diào)度與控制體系，“產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)與評(píng)價(jià)體系”最初始的信息源。生產(chǎn)配置生產(chǎn)配置是每一牌號(hào)生產(chǎn)執(zhí)行的“模板”，每一牌號(hào)的批次生產(chǎn)實(shí)例是基于該牌號(hào)的生產(chǎn)配置模板的，以上設(shè)計(jì)目標(biāo)中的提及的產(chǎn)品配置體系、生產(chǎn)配置體系必須基于生產(chǎn)配置這一環(huán)節(jié)。生產(chǎn)配置以品牌為主線，體現(xiàn)每一品牌的生產(chǎn)、控制直至檢驗(yàn)的基本要求，生產(chǎn)建模中產(chǎn)生的“參數(shù)集”、“邏輯段”為生產(chǎn)配置提供了基本元素以及最佳的“邏輯位置“。ＭＥＳ分組加工執(zhí)行系統(tǒng)完成了以下幾方面的配置設(shè)計(jì)牌號(hào)－生產(chǎn)批量生產(chǎn)配置（描述每一牌號(hào)的經(jīng)濟(jì)加工的制線投料批量）牌號(hào)－工藝線路配置（描述每一牌號(hào)／模塊可采用的工藝加工線路）牌號(hào)－生產(chǎn)識(shí)別號(hào)配置（描述每一牌號(hào)在生產(chǎn)線上用于ＰＬＣ系統(tǒng)的識(shí)別號(hào)）牌號(hào)－控制配方配置（描述每一牌號(hào)在每一控制邏輯段上的加工工藝設(shè)定參數(shù)）牌號(hào)－生產(chǎn)工單配置（描述每一牌號(hào)在工藝線路上的相關(guān)工序環(huán)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)收集集合，以及每一批次收集的次數(shù)）牌號(hào)－輔料定額配置（描述每一牌號(hào)使用相關(guān)卷煙輔料的定額標(biāo)準(zhǔn)）牌號(hào)－成品托配定額配置（描述每一牌號(hào)使用相關(guān)輔料配盤(pán)的定額標(biāo)準(zhǔn)）以下為牌號(hào)－工藝線路生產(chǎn)配置的實(shí)例：總之，生產(chǎn)配置設(shè)計(jì)為每一牌號(hào)的生產(chǎn)加工提供制造模板的加工標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品配置體系，生產(chǎn)配置體系基于生產(chǎn)配置設(shè)計(jì)，提供具體的人機(jī)交互的功能與操作界面。

生產(chǎn)運(yùn)行生產(chǎn)運(yùn)行的實(shí)質(zhì)是：以批次為核心，將一批批牌號(hào)生產(chǎn)實(shí)例按生產(chǎn)配置定義的規(guī)則在生產(chǎn)模型上執(zhí)行。另一方面，生產(chǎn)運(yùn)行是動(dòng)態(tài)的，人、設(shè)備按一定的規(guī)則相互協(xié)作，伴隨“物料流動(dòng)”、“信息流動(dòng)”、“控制傳遞”等基礎(chǔ)要素。成都卷煙廠ＭＥＳ分組加工生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行設(shè)計(jì)思想可總結(jié)為：以牌號(hào)生產(chǎn)配置為模板，以批次任務(wù)隊(duì)列管理為核心，以緊密系統(tǒng)集成為技術(shù)手段，從生產(chǎn)執(zhí)行計(jì)劃開(kāi)始，將生產(chǎn)排產(chǎn)、備料、制絲線分組加工與組裝，直至卷接包批次生產(chǎn)全過(guò)程的各環(huán)節(jié)點(diǎn)有機(jī)有序的連接，依靠信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全過(guò)程的協(xié)同以及在線、離線數(shù)據(jù)的有序規(guī)集來(lái)完成整個(gè)執(zhí)造執(zhí)行過(guò)程的有序、可控以及透明可視化管理。以下為生產(chǎn)運(yùn)行的實(shí)例：生產(chǎn)運(yùn)行設(shè)計(jì)是成都卷煙廠生產(chǎn)運(yùn)作與實(shí)時(shí)調(diào)度體系的基礎(chǔ)。

系統(tǒng)的總體構(gòu)成系統(tǒng)的功能模塊總體構(gòu)成ＭＥＳ分組加工執(zhí)行系統(tǒng)最終完成的功能模塊如下圖所示，圖形左側(cè)展示了軟件的功能模塊，右邊的矩形表示這些功能模塊所應(yīng)用的物理生產(chǎn)區(qū)域。

系統(tǒng)的硬件組成成都生產(chǎn)執(zhí)行管理系統(tǒng)（CY-MES）的總體硬件結(jié)構(gòu)與部署所下圖所示，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總體上分為兩類(lèi)：服務(wù)器系統(tǒng)和客戶端系統(tǒng)；服務(wù)器系統(tǒng)：由SVMES（SIMATICITPRODUCTIONSUITE生產(chǎn)套件+數(shù)據(jù)庫(kù)）核心服務(wù)器、實(shí)時(shí)組SVMESB實(shí)時(shí)組態(tài)服務(wù)器(SIMATICITHISTORIAN)、SVMESC實(shí)時(shí)生產(chǎn)批跟蹤服務(wù)器(BATCHTRACEENGINE)組成。SVMES物理上布置在廠計(jì)算中心，通過(guò)千兆以太網(wǎng)卡與核心網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接。SVMESB、SVMESC暫時(shí)部署在調(diào)度中心，通過(guò)百兆以太網(wǎng)卡與會(huì)聚層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接，并采用RSLINX協(xié)議聯(lián)接聯(lián)合工房的各PLC以及現(xiàn)場(chǎng)工作站。客戶端系統(tǒng)：分為兩類(lèi)，一類(lèi)為需要實(shí)時(shí)監(jiān)視實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)調(diào)度客戶端（裝有HISTORIANLEAN客戶軟件的終端），它們通過(guò)SIMATICIT的GSI網(wǎng)關(guān)與SVMESB服務(wù)器通信，另一類(lèi)為MES通用業(yè)務(wù)終端（只需安裝KSEC的MES客戶軟件）它們通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器SVMES以及應(yīng)用服務(wù)器SVMESC通信.系統(tǒng)軟件邏輯結(jié)構(gòu)：成都生產(chǎn)執(zhí)行管理系統(tǒng)（CY-MES）的總體軟件邏輯結(jié)構(gòu)如下圖所示：SVMES(SQLServer2000)的數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)數(shù)據(jù)鏈接服務(wù)與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)外部數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（MIS系統(tǒng)Sybase、物流系統(tǒng)Oracle）定時(shí)交換數(shù)據(jù)與同步數(shù)據(jù)。對(duì)于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的PLC外部系統(tǒng)，分別通過(guò)SVMESB上的現(xiàn)場(chǎng)組態(tài)通信服務(wù)、SVMESC上的生產(chǎn)線批跟蹤服務(wù)向數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)提供現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)?？蛻舳艘訡/S方式與數(shù)據(jù)庫(kù)交互，以三層方式（實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)-應(yīng)用服務(wù)-客戶）實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)PLC實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的交換。所以整個(gè)系統(tǒng)是以C/S方式為主體，多層方式為輔助的混合式應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的核心應(yīng)用數(shù)據(jù)，由生產(chǎn)線建模服務(wù)產(chǎn)生，分別完成設(shè)備、物料以及各種應(yīng)用模板的生成。此外，客戶端軟件的自動(dòng)更新，由軟件遠(yuǎn)程更新服務(wù)自動(dòng)完成。項(xiàng)目已實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)功能以及同類(lèi)產(chǎn)品的比較項(xiàng)目已實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)功能總結(jié)１、本項(xiàng)目已完成成都卷煙廠生產(chǎn)執(zhí)行計(jì)劃管理、生產(chǎn)任務(wù)管理、生產(chǎn)指令管理、生產(chǎn)過(guò)程跟蹤四個(gè)制造執(zhí)行過(guò)程層面上的相關(guān)生產(chǎn)業(yè)務(wù)功能，并以批次為核心、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、隊(duì)列管理為基本思想，包含了整個(gè)生產(chǎn)運(yùn)作過(guò)程。２、全面而有效地支撐了分組加工工藝與實(shí)時(shí)智能調(diào)度。（以制絲生產(chǎn)控制系統(tǒng)緊密集成，實(shí)現(xiàn)分組加工環(huán)境下，在線批次任務(wù)的調(diào)度以及控制配方參數(shù)的下達(dá)）。３、實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程透明化、全過(guò)程批次跟蹤管理。４、實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)相關(guān)人員的信息傳遞與協(xié)作管理。５、實(shí)現(xiàn)了卷接包中控管理思